Etude de la tenue aux courants de court-circuit en HTA - sicae-oise

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RACCORDEMENT D'UNE PRODUCTION DECENTRALISEE
TENUE AUX COURANTS DE COURT-CIRCUIT

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Objet de l'étude : Vérifier la tenue aux courants de court-circuit des appareillages et des
conducteurs. Le tableau suivant liste les contraintes à étudier.
Contraintes Etudes Valeurs typiques de la
tenue des matériels Méthode d’étude
Effet thermique sur les
jeux de barres et les
conducteurs
I
eq 1s
< I
courte durée admissible 1s
Jeux de barres : paliers 8 ou
12.5 kA eff
Conducteurs : dépend du
type et de la section
Pouvoir de coupure
des organes de
coupure
I
coupée
< I
coupure admissible
Paliers 8 ou 12.5 kA eff
Pouvoir de fermeture
des organes de
coupure
I
fermée
< I
fermeture admissible
Fonction du matériel installé
Schémas :
- Normal
- secours
- N-1
Transformateur
Effet électrodynamique
I
crête
< I
crête admissible
paliers 20 ou 31.5
kA crête
Acquis, sauf
exception si la
tenue sur courant
coupé est
correcte
A ) Hypothèses et méthode d’étude
a) Modélisation
Le calcul des courants de court circuit triphasés apportés par les machines et le réseau HTB est
fait selon la norme CEI 60-909 conformément à l’article 5 de l’arrêté du 17 mars 2003. Cette
méthode dispense notamment de modéliser les charges consommatrices, hors machines
tournantes susceptibles d’injecter transitoirement de la puissance sur le réseau, ainsi que toutes
les capacités (gradins de compensation, capacités de câbles ou de lignes, filtres …).
La norme CEI 60-909 permet de calculer les valeurs de courant (courant de court-circuit
symétrique coupé au sens de la norme) en corrigeant la valeur du courant de court-circuit
symétrique initial pris à l’apparition du court-circuit. Pour ce faire, elle recourt à des coefficients
correctifs dépendant du courant de court-circuit symétrique initial, des caractéristiques des
sources de tension et de la durée d’application du défaut, assimilable au temps mort d’un
disjoncteur.
La modélisation proposée par la norme CEI 60-909 se limite à la représentation de toutes les
impédances directes de branches et de transformateurs entre les sources de tension.
a1 ) Réseau
Le réseau HTB est modélisé par une source de tension infinie en série avec une impédance
représentative de la Puissance de Court-circuit maximale fournie par le réseau HTB au jeu de
barres HTB du Transformateur HTB/HTA sur lequel est raccordé le producteur étudié.
La tension de court-circuit du Transformateur HTB/HTA est prise à sa valeur minimale.

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a2 ) Producteurs
Tous les producteurs existant et les producteurs en attente couplés au réseau dans les différents
schémas étudiés doivent être modélisés.
La modélisation est identique pour les Producteurs Existants et le Producteur Etudié.
Les producteurs sont modélisés selon le type de machines constituant leur installation. Chaque
machine est modélisée par une source de tension en série avec une impédance de court-circuit.
La modélisation tient compte également du réseau interne du site de production.
• Cas particulier des producteurs éoliens :
Les aérogénérateurs éoliens sont classées en 6 familles représentatives des différentes
technologies existantes. Ces familles sont définies dans le document « Mode d’emploi des fiches
de collecte ».
Les hypothèses de modélisation suivantes sont retenues :
− Aérogénérateur de Famille 1
Il se modélise comme une machine synchrone.
− Aérogénérateur de Familles 2, 3 et 5
Il se modélise comme une machine asynchrone.
Dans le cas de double machine (ou machine à double enroulement), on réalise l’étude avec la
machine donnant le plus grand produit suivant : Sn x Id/In.
Dans le cas d’une génératrice avec un dispositif couplé au rotor pouvant modifier l’impédance
d’enroulement rotorique, on ne prend pas en compte le dit dispositif et on considère les
caractéristiques propres de la génératrice.
− Aérogénérateur de Famille 4
L’apport en courant de court-circuit dépendant notamment du réglage du contrôle-commande,
chaque constructeur sera analysé sur la base de rapport d’essai ou de simulation fournis par les
producteurs. L’installation de production est modélisée par une machine asynchrone ou par un
injecteur de courant.
Si le producteur ne fournit pas l’apport de puissance de court-circuit, la machine est modélisée par
défaut comme une machine asynchrone selon les préconisations faites par la CEI 60-909 pour les
moteurs asynchrones à convertisseurs statiques pouvant fonctionner au freinage par récupération
d’énergie, soit Id/In = 3.
− Aérogénérateur de Famille 6
L’apport en courant de court-circuit dépendant notamment du réglage du contrôle-commande,
chaque constructeur sera analysé sur la base de rapport d’essai ou de simulation fournis par les
producteurs. L’installation de production est modélisée par une machine asynchrone ou par un
injecteur de courant.
Si le producteur ne fournit pas l’apport de puissance de court-circuit, on utilise la modélisation par
défaut de la famille 4.
a3 ) Consommateurs
Les machines tournantes des consommateurs susceptibles d’injecter transitoirement de la
puissance sur le réseau sont modélisées de la même façon que les machines des producteurs.
Ces machines sont :
o des moteurs entraînant des charges de forte inertie,

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o des groupes de secours à couplage permanent.
b) Données d’entrée
Fiches de collecte
Les principales caractéristiques utilisées figurant dans les Fiches de collecte sont les suivantes :
 machine synchrone :
 puissance nominale S
n
de la machine synchrone
 réactance subtransitoire x''
d
 facteur de puissance cos ϕ
n
de la machine
 machine asynchrone (les paramètres utilisés sont ceux de la machine asynchrone seule,
issus du certificat du constructeur, sans prise en compte de ses éventuels gradins de
compensation et de son éventuelle électronique de puissance) :
 puissance nominale S
n
de la machine asynchrone
 rapport I
d
/I
n
 nombre de paires de pôles
 facteur de puissance cos ϕ
n
de la machine
 machine asynchrone ou synchrone avec électronique de puissance :
 apport de puissance de court-circuit
 transformateur élévateur :
 puissance nominale S
n
 tension de court-circuit u
cc
c) Calculs des contraintes thermiques
c1 ) Calcul du « courant de courte durée admissible 1s » pour un conducteur
Les tenues aux courants de court-circuit des conducteurs tiennent compte de l'effet thermique des
courants de défaut. Elles s’expriment sous la forme d’un « courant de courte durée admissible
1s » au plan thermique qui dépend :
1- de la section S du conducteur,
2- de la température maximale admissible de l’âme ou de l’isolant éventuel. Cette
température est propre au conducteur considéré. Pour indication, on peut se reporter aux
normes NF C 13200 (édition avril 1987 pour les câbles isolés au papier imprégné) et NFC
13-205 qui donnent les températures maximales admissibles pour certains types de
câbles.
3- de la température initiale du conducteur avant le défaut, prise égale à la température
maximale admissible en régime permanent.
4- des caractéristiques intrinsèque du conducteur : chaleur spécifique du métal par unité de
volume, résistivité du conducteur à 20°C, coefficient de variation à 20°C de la résistivité en
fonction de la température.
5- pour les lignes, de la flèche à la température considérée vis à vis de la hauteur minimale
du conducteur au sol définie de manière réglementaire.
Les valeurs d’intensité maximale admissible en court-circuit pour les lignes aériennes et les câbles
ont été calculées selon cette méthode et sont regroupées dans les tableaux « Caractéristiques
des lignes aériennes HTA » et « Caractéristiques des câbles souterrains HTA » disponibles sur le
site INTERNET à la rubrique « Référentiel technique ».

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c2 ) Calcul du courant de court-circuit équivalent 1 seconde
Les courants de court-circuit calculés, en tenant compte des cycles de réenclenchement, sont
ramenés à un courant de court-circuit équivalent 1 seconde (noté I
eq 1s
) qui est comparé à au
courant de courte durée admissible 1s pour les conducteurs et les jeux de barres. I
eq 1s
est calculé
de la manière suivante :
=
2
1
*
iiseq
ITI
Avec
- i le numéro de la séquence considéré (dépend des automatismes de ré enclenchement),
- I
i
le courant de court-circuit coupé dans l’élément de réseau pendant la séquence i,
incluant la contribution au courant de court-circuit du producteur considéré,
- T
i
le temps d’élimination du défaut correspondant à la séquence i (voir tableau suivant)
Cycle de réenclenchement sans
élimination effective du défaut
Temps cumulés d’apport
d’Icc par le réseau et par le
producteur
pour un autre départ que
celui du producteur
Temps cumulés d’apport
d’Icc par le réseau et par le
producteur
pour le départ du
producteur
Départ avec cycle :1 rapide + 1 lent
Ou 1 lent (sans rapide)
De 1 s à 1,5 s selon les
caractéristiques des
protections et leur
temporisation
Temps écoulé entre
l’apparition du défaut et la
1
ère
ouverture du disjoncteur
du départ HTA, soit de 0,15
à 0,5s selon les
caractéristiques des
protections et leur
temporisation
Départ avec cycle : 1 rapide + 2 lents
Ou 2 lents (sans rapide)
De 1,5 s à 2 s selon les
caractéristiques des
protections et leur
temporisation
Temps écoulé entre
l’apparition du défaut et la
1
ère
ouverture du disjoncteur
du départ HTA, soit de 0,15
à 0,5s selon les
caractéristiques des
protections et leur
temporisation
Sans réenclencheur 0,5s à 0,7s (0,7 s s’il y a un
poste d’étoilement équipé
de disjoncteurs
réenclencheurs sur le
départ)
0,5s à 0,7s (0,7 s s’il y a un
poste d’étoilement équipé
de disjoncteurs
réenclencheurs sur le
départ)
Il y a lieu d’étudier également un défaut sur le jeu de barres HTA du poste-source pour lequel le
temps d’apport d’intensité de court-circuit est au minimum d’1 s et un défaut sur le transformateur
HTB/HTA ou la liaison transformateur-rame HTA source pour lequel le temps d’apport d’intensité
de court-circuit est au minimum d’1,3 s.